CN213818241U - 电磁感应加热功率控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁感应加热功率控制装置，包括整流单元、滤波单元、谐振加热单元、IGBT和控制单元，整流单元、滤波单元、谐振加热单元和IGBT依次电连接，其中，整流单元包括常开触点开关和两路半波整流电路，第一半波整流电路和第二半波整流电路分别与常开触点开关的两处触点电连接，控制单元与常开触点开关的控制信号输入端电连接，控制单元还用于控制开关闭合或者断开，当常开触点开关闭合时，第一整流电路与第二整流电路连接，使得第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管桥接，构成全波整流电路。实施本实用新型，有利于降低IGBT的损耗和温升。

Description

电磁感应加热功率控制装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电磁感应加热功率控制装置。

背景技术

家用电磁加热产品具有热效率高、安全电隔离、无明火、无废气、控制简便灵活的优点，深受消费者的青睐。随着社会经济的发展，电磁加热技术的应用越来越广泛，对不同用途的IH产品(如IH养生壶，IH豆浆机等)、不同的烹饪功能(如煲汤、煮粥等)，需要用较小的功率烹调。

当前，IH产品多采用单管并联谐振的电磁谐振电路，其谐振参数是根据产品大功率运行来设计确定的，如果采用小功率连续运行，会出现IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)电压超前(非零电压)开通，产生超出IGBT本身限值的瞬态电流，导致IGBT损坏。针对上述的IGBT易损坏的问题，通常的解决办法是增大风机转速散热，同时采用占空比间断加热方式，或者用继电器控制切换两个不同容量的谐振电容，改变其谐振频率，来降低IGBT温升，使其工作在安全的温度范围。然而，上述的第一种方案由于加热功率断续输出，食物烹饪效果、口感营养、客户体验都大打折扣，上述的第二种方案器件成本增加，方案成本没有竞争力。可见，如何降低IGBT的损耗，从而降低IGBT的温升，是亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电磁感应加热功率控制装置，有利于降低IGBT的损耗和温升。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种电磁感应加热功率控制装置，包括整流单元、滤波单元、谐振加热单元、IGBT和控制单元，

所述整流单元、所述滤波单元、所述谐振加热单元和所述IGBT依次电连接，其中，所述谐振加热单元连接在所述IGBT的集电极，所述IGBT的发射极接地，

所述控制单元与所述IGBT的栅极电连接，所述控制单元用于控制所述IGBT导通或者关断，

当所述IGBT导通时，市电通过所述整流单元输入，经过所述滤波单元，对所述谐振加热单元供电，

所述整流单元包括常开触点开关和两路半波整流电路，其中，所第一半波整流电路包括桥接的第一整流二极管和第二整流二极管，第二半波整流电路包括桥接的第三整流二极管和第四整流二极管，所述常开触点开关的第一触点与所述第一半波整流电路电连接，所述常开触点开关的第二触点与所述第二半波整流电路电连接

所述控制单元与所述常开触点开关的控制信号输入端电连接，所述控制单元还用于控制所述开关闭合或者断开，

当所述常开触点开关闭合时，所述第一整流电路与所述第二整流电路连接，使得所述第一整流二极管、所述第二整流二极管、所述第三整流二极管和所述第四整流二极管桥接，构成全波整流电路。

作为一个可选的实施方式，本实用新型中，所述常开触点开关为继电器，所述电磁感应加热功率控制装置还包括继电器驱动模块，其中，

所述控制单元通过所述继电器驱动模块与所述继电器的控制信号输入端电连接。

作为一个可选的实施方式，本实用新型中，所述控制单元还包括IGBT驱动模块，其中，

所述IGBT驱动模块与所述IGBT的栅极电连接。

作为一个可选的实施方式，本实用新型中，两路所述半波整流电路封装为一个整流芯片，所述整流芯片设置有五个引脚，其中，

第一引脚与所述滤波单元电连接，

第二引脚与所述常开触点开关的所述第一触点电连接，

第三引脚和第四引脚分别与市电连接，所述第四引脚还与所述常开触点开关的所述第二触点电连接，

第五引脚接地。

作为一个可选的实施方式，本实用新型中，还包括过零检测模块，其中，

所述过零检测模块的输入端与市电连接，所述过零检测模块的输出端与所述控制单元电连接。

作为一个可选的实施方式，本实用新型中，所述谐振加热单元包括并联的感应线圈和电容。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

在控制单元控制IGBT导通之前，控制单元可以控制该常开触点开关闭合，使得整流单元对输入的市电进行半波整流，从而使得IGBT导通时的瞬态电流增量大大减少，从而降低IGBT的损耗和温升，进而有利于降低IGBT的故障风险。除此之外，当整流单元对于输入的市电进行半波整流时，可以进一步调整IGBT通断的时间间隔，而进一步降低谐振加热单元的功率，有利于拓宽该电磁感应加热功率控制装置的功率调整范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种电磁感应加热功率控制装置的电路结构示意图；

图2是图1所示的电磁感应加热功率控制装置的两路半波整流电路封装而成的整流芯片的内部电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，本实用新型实施例的一种电磁感应加热功率控制装置，包括整流单元、滤波单元、谐振加热单元、IGBT和控制单元，

整流单元、滤波单元、谐振加热单元和IGBT依次电连接，其中，谐振加热单元连接在IGBT的集电极，IGBT的发射极接地，

控制单元与IGBT的栅极电连接，控制单元用于控制IGBT导通或者关断，

当IGBT导通时，市电通过整流单元输入，经过滤波单元，对谐振加热单元供电，使得谐振加热单元启动，

整流单元包括常开触点开关REL和两路半波整流电路(图1中未示出)，其中，第一半波整流电路包括桥接的第一整流二极管和第二整流二极管，第二半波整流电路包括桥接的第三整流二极管和第四整流二极管，常开触点开关REL的第一触点与第一半波整流电路电连接，常开触点开关REL的第二触点与第二半波整流电路电连接，

控制单元与常开触点开关REL的控制信号输入端电连接，控制单元还用于控制开关闭合或者断开，

当常开触点开关闭合时，第一整流电路与第二整流电路连接，使得第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管桥接，构成全波整流电路。

本实用新型实施例中，市电由整流单元输入，经过整理模块对输入的电信号的整流处理后，向滤波单元输出直流电，该直流电经过滤波单元的滤波处理后，向谐振加热单元输入。进一步的，如图1所示，谐振加热单元包括并联的感应线圈L和电容C。

本实用新型实施例中，控制单元与IGBT的栅极电连接，当控制单元对IGBT的栅极输出高电平时，IGBT导通，当控制单元对IGBT的栅极输出低电平时，IGBT关断。其中，当IGBT导通时，整流单元、滤波单元和谐振加热模形成闭合回路，市电通过整流单元输入，经过滤波单元，对谐振加热单元供电，当IGBT关断时，整流单元、滤波单元和谐振加热单元所形成的回路断开。

本实用新型实施例中，常开触点开关的第一触点与第一半波整流电路电连接，常开触点开关的第二触点与第二半波整流电路电连接，常开触点开关的控制信号输入端与控制单元电连接。当常开触点开关闭合时，第一整流电路与第二整流电路连接，使得第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管桥接，构成全波整流电路，此时，整流单元对于输入的市电进行全波整流，再经滤波单元滤波，输出平稳的直流电，提供给谐振加热单元，控制单元可以对IGBT进行通断控制，使得谐振加热单元中的感应线圈与电容谐振，产生磁通量变化的磁场，加热铁质锅具。当常开触点开关处于常开状态时，在同一个市电周期内，第一半波整流电路和第二半波整流电路有且仅有其中一个导通，此时，整流单元对于输入的市电进行半波整流，再经过滤波单元滤波，输出平稳的直流电，提供给谐振加热单元，控制单元可以对IGBT进行通断控制，使得谐振加热单元中的感应线圈与电容谐振，产生磁通量变化的磁场，加热铁质锅具。在控制单元控制IGBT导通之前，控制单元可以控制该常开触点开关闭合，使得整流单元对输入的市电进行半波整流，从而使得IGBT导通时的瞬态电流增量大大减少，从而降低IGBT的损耗和温升，进而有利于降低IGBT的故障风险。除此之外，当整流单元对于输入的市电进行半波整流时，可以进一步调整IGBT通断的时间间隔，而进一步降低谐振加热单元的功率，有利于拓宽该电磁感应加热功率控制装置的功率调整范围。

本实用新型实施例中，可选的，控制单元可以包括控制芯片，该控制芯片型号可以为AiP8H104H。

本实用新型实施例中，可选的，该电磁感应加热功率控制装置，还包括过零检测模块，其中，过零检测模块的输入端与市电连接，过零检测模块的输出端与控制单元电连接。过零检测模块可以用于对市电的过零点进行检测，控制单元可以在市电的过零点控制IGBT导通，从而进一步降低IGBT的损耗和温升。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，常开触点开关REL为继电器，该电磁感应加热功率控制装置还包括继电器驱动模块，其中，控制单元通过继电器驱动模块与继电器的控制信号输入端电连接。可以理解的是，继电器驱动模块可以根据继电器的型号进行确定。

该实施例中，常开触点开关选用继电器，相比于选用功率管，这更有利于降低该电磁感应加热功率控制装置的生产成本，也有利于降低该电磁感应加热功率控制装置的后期维护成本。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，控制单元还包括IGBT驱动模块，其中，IGBT驱动模块与IGBT的栅极电连接。

该实施例中，控制单元的IGBT驱动模块的作用，一是提供给IGBT第一驱动电压和第二驱动电压，第一驱动电压高于第二驱动电压；二是在整流单元处于半波整流工作状态下，控制单元先以第二驱动电压若干次连续开关IGBT，泄放掉IGBT集电极和发射极之间的电压，使其接近0V，再转换为第一驱动电压驱动，使IGBT集电极和发射极之间的电压接近0V时启动，并维持每个半波周期IGBT的正常运行。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，两路半波整流电路封装为一个整流芯片BR，整流芯片BR设置有五个引脚(图1中，标出的整流芯片BR的1至5端口，分别对应第一至第五引脚)，其中，

第一引脚与滤波单元电连接，

第二引脚与常开触点开关的第一触点电连接，

第三引脚和第四引脚分别与市电连接，第四引脚还与常开触点的第二触点电连接，

第五引脚接地。

该实施例中，整流芯片的内部电路结构可以如图2所示，其中，第一半波整流电路包括桥接的第一整流二极管D1和第二整流二极管D2，第二半波整流电路包括桥接的第三整流二极管D3和第四整流二极管D4。

该实施例中，通过将两路半波整流电路封装为一个整流芯片，有利于该电磁感应加热功率控制装置的功能模块的集成化，从而有利于该电磁感应加热功率控制装置的小型化。

最后应说明的是：本实用新型实施例公开的一种电磁感应加热功率控制装置所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述的实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型的实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，包括整流单元、滤波单元、谐振加热单元、IGBT和控制单元，

所述整流单元、所述滤波单元、所述谐振加热单元和所述IGBT依次电连接，其中，所述谐振加热单元连接在所述IGBT的集电极，所述IGBT的发射极接地，

所述控制单元与所述IGBT的栅极电连接，所述控制单元用于控制所述IGBT导通或者关断，

当所述IGBT导通时，市电通过所述整流单元输入，经过所述滤波单元，对所述谐振加热单元供电，

所述整流单元包括常开触点开关和两路半波整流电路，其中，第一半波整流电路包括桥接的第一整流二极管和第二整流二极管，第二半波整流电路包括桥接的第三整流二极管和第四整流二极管，

所述常开触点开关的第一触点与所述第一半波整流电路电连接，所述常开触点开关的第二触点与所述第二半波整流电路电连接，

所述控制单元与所述常开触点开关的控制信号输入端电连接，所述控制单元还用于控制所述开关闭合或者断开，

当所述常开触点开关闭合时，所述第一整流电路与所述第二整流电路连接，使得所述第一整流二极管、所述第二整流二极管、所述第三整流二极管和所述第四整流二极管桥接，构成全波整流电路。

2.根据权利要求1所述的电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，所述常开触点开关为继电器，所述电磁感应加热功率控制装置还包括继电器驱动模块，其中，

所述控制单元通过所述继电器驱动模块与所述继电器的控制信号输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，所述控制单元还包括IGBT驱动模块，其中，

所述IGBT驱动模块与所述IGBT的栅极电连接。

4.根据权利要求1所述的电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，两路所述半波整流电路封装为一个整流芯片，所述整流芯片设置有五个引脚，其中，

第一引脚与所述滤波单元电连接，

第二引脚与所述常开触点开关的所述第一触点电连接，

第三引脚和第四引脚分别与市电连接，所述第四引脚还与所述常开触点开关的所述第二触点电连接，

第五引脚接地。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，还包括过零检测模块，其中，

所述过零检测模块的输入端与市电连接，所述过零检测模块的输出端与所述控制单元电连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电磁感应加热功率控制装置，其特征在于，所述谐振加热单元包括并联的感应线圈和电容。

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